Conceptos Esenciales de la Dinámica y las Leyes de Newton

Conceptos Fundamentales de la Dinámica

• Una fuerza es toda acción capaz de cambiar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo, o de producir en él una deformación.
• Un newton (N) es la fuerza que, aplicada a 1 kg de masa, le comunica una aceleración de 1 m/s².
• La resultante de un sistema de fuerzas que actúa sobre un cuerpo, denotada como F (vector), es la suma vectorial de todas las fuerzas del sistema.
• La parte de la Física que estudia el movimiento de los cuerpos en relación con las fuerzas que lo producen es la Dinámica.
• La propiedad de los cuerpos de oponerse a todo cambio en su estado de reposo o de movimiento recibe el nombre de inercia.

Leyes de Newton del Movimiento

Primera Ley de Newton o Ley de Inercia

• Un cuerpo permanece en su estado de reposo o de Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) si no actúa ninguna fuerza sobre él, o si la resultante de las fuerzas que actúan es nula.

Segunda Ley de Newton o Ley Fundamental de la Dinámica

• La fuerza neta o resultante que actúa sobre un cuerpo es igual al producto de la masa del cuerpo por la aceleración que le comunica.

Tercera Ley de Newton o Principio de Acción y Reacción

• Si un cuerpo ejerce una fuerza F₁₂ (vector) sobre otro cuerpo, este, a su vez, ejerce sobre el primero una fuerza F₂₁ (vector) con el mismo módulo y dirección, pero de sentido contrario.
  • Características:
    • Son simultáneas.
    • No se anulan.
    • Alguno de los cuerpos puede no resultar acelerado.

Movimiento de Sólidos Rígidos y Pares de Fuerzas

• Los sólidos rígidos tienen dos movimientos alrededor de un eje:
  • Traslación: Todas las partículas del sólido efectúan el mismo desplazamiento.
  • Rotación: Todas las partículas del sólido describen trayectorias circulares alrededor de un eje, excepto las situadas sobre el propio eje, que permanecen inmóviles.
• Un par de fuerzas es un sistema formado por dos fuerzas paralelas, de la misma intensidad y sentido contrario, aplicadas a un sólido rígido. Llamamos brazo del par a la distancia entre las fuerzas.

Momento Lineal e Impulso

• Llamamos momento lineal o cantidad de movimiento, denotado como p (vector), de un cuerpo al producto de su masa por su velocidad.
• La resultante de todas las fuerzas aplicadas a un cuerpo es igual al cociente entre la variación de su cantidad de movimiento y el intervalo de tiempo transcurrido, o de ponerlo en movimiento si está en reposo.
• Llamamos impulso de una fuerza, denotado como I (vector), al producto de la fuerza por el tiempo durante el cual esta actúa.
• El impulso de la fuerza resultante que actúa sobre un cuerpo es igual a la variación de la cantidad de movimiento de dicho cuerpo.

Fuerzas Específicas y Ley de Hooke

• Fuerza normal, denotada como N (vector): Es la fuerza perpendicular que ejerce la superficie de apoyo de un cuerpo sobre este.
• Fuerza de rozamiento, denotada como F_r (vector): Es la fuerza que aparece en la superficie de contacto de los cuerpos, oponiéndose al movimiento de estos.
• Ley de Hooke: La deformación que sufre un cuerpo elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada.